CN114113172B - 一种ct安检方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安检系统及CT安检方法，属于安检设备技术领域，解决了现有技术中安检CT扫描连续物品的情况下，前后物品图像粘连无法区分的技术问题。本发明的CT安检方法包括：步骤1、将t2时刻后CT探测器采集到的数据进行重建；步骤2、将t4时刻后CT探测器采集数据对应的重建结果做平行投影；将重建结果的三维数据转化为平行于X‑Z或Y‑Z平面的二维图像；步骤3、t3时刻后时间m内无光障开触发，则进入步骤4；否则进入步骤5；步骤4、将二维图像M沿t方向做累加，获取到长度为s的一维向量N，并对其进行相应处理；步骤5、寻找分割曲线；步骤6、剔除无关数据。本发明实现了物品在连续扫描的情况下，前后物品图像之间保持完整且无粘连。

Description

一种CT安检方法

技术领域

本发明涉及安检系统技术领域，尤其涉及一种CT安检方法。

背景技术

目前的安检设备通常设置有一组或多组设置在安检通道内不同高度的光障装置(对射式光电开关)。光障装置往往包括光障发送模块和光障接收模块，从而由光障状态来判断物品的进入或离开。如果光障从无遮挡进入到遮挡状态，系统则认为有物品进入，从而开始后续的安检处理，例如开启X射线，探测器开始采集图像。而光障从遮挡状态进入到无遮挡状态则认定物品已完全通过光障所在区域。

然而由于安检的物品形状往往多种多样，设置在固定高度的光障无法判断出其他高度位置是否还有物品，例如平躺的轮式行李箱的轮子所处高度高于设置在安检通道底部的光障，从而会延时判定物体进入或者提前结束，在安检DR图像上则有可能表现为缺少物体的一部分，即扫描不完整，出现切包。

基于X射线计算机断层成像技术(CT)的安检设备通过重建物体多角度下的投影数据，获取扫描物的内部结构信息。在机场等安检环境下，往往是连续多个物品(行李)连续在一起，进入安检通道，前后物品(行李)之间交叉在一起。由于物体间距离较近，CT锥形射线束的特点使得前后物品的扫描数据混叠在一起，可能无法在投影数据上做到数据的完整切割。此时为了保证物品(行李)的重建结果完整性，则不可避免的出现上一个物品的重建结果包含一部分下一个物品，下一个物品的重建结果则包含一部分上一个物品，而且交叉部分投影数据的重复使用无疑也增大了重建的数据量。

基于此，有必要对CT重建结果做进一步处理，从而实现物品(行李)连续扫描的情况下，前后物品图像之间保持完整且无粘连。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种CT安检方法，用以解决现有安检CT扫描连续物品的情况下，前后物品图像粘连无法区分的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种CT安检方法，包括以下步骤：

步骤1、物品进入安检通道，设t1时刻光障开触发，将t2时刻后CT探测器采集到的数据进行重建；

步骤2、设t3时刻光障闭触发，将t4时刻后CT探测器采集数据对应的重建结果做平面内沿着X向或者Y向平行投影；将重建结果的三维数据转化为平行于X-Z或Y-Z平面的二维图像；

当沿着X向的平行投影时，其投影过程为：将断层数据沿着X向做累加平均，获得长度为t的一维向量；投影操作前对断层图像做滤波降噪操作，设定投影的断层数量为s，则所有投影集合为大小为s*t的二维图像M；

或者，当沿着Y向的平行投影时，其投影过程为:将断层数据沿着Y向做累加平均，获得长度为t’的一维向量；投影操作前对断层图像做滤波降噪操作，设定投影的断层数量为s，则所有投影集合大小为s*t’的二维图像M’；

步骤3、t3时刻后时间m内无光障开触发，则进入步骤4；否则进入步骤5；

步骤4、将步骤2获得的二维图像M沿t方向做累加，或者，将步骤2中获得的二维图像M’沿t’方向做累加，均获取到长度为s的一维向量N，将s做前向差分处理，结果中倒数第一个数值小于i*h的位置定义为j；

h为负值，h来源于空白断层数据做步骤2投影以及S4累加后统计出的数值波动，i为大于1的整数，i＝4；如果没有找到满足条件的数值，则设定j＝1；

得到位置j之前对应的断层数据属于步骤1中的物品，返回步骤1；

步骤5、寻找分割曲线；

步骤6、剔除无关数据。

进一步地，在步骤2中，设定t5时刻为断层投影的截止时间，投影操作所需断层对应的数据时间范围为t4到t5，设定t5等于t4+m；

其中，m为CT滑环旋转一整圈至两整圈所用时间。

进一步地，在步骤1中，以传送带运动方向定义为Z向，之后根据右手坐标系定义X-Y平面；定义CT安检系统设定光障的位置距离CT扫描区的Z向距离为L，皮带的运行速度为v；t1<t2<t1+L/v。

进一步地，在步骤2中，t3<t4<t3+L/v。

进一步地，在步骤2中，设定t5时刻为断层投影的截止时间，则投影操作所需断层对应的数据时间范围为t4到t5，设定t5等于t4+m，时间m为设备滑环旋转一整圈至两圈所用时间。

进一步地，在步骤5中，在步骤5中，寻找分割曲线的过程为：

首先按照步骤4获取到位置j，将j列之后的图像从图像M中剔除掉，如果没有则不做处理，获取得到图像N，设定此时N有g列；图像N的每列数据由单个断层图像投影而来，从左向右按照切片生成的先后顺序排列而成；

每列的第一个像素向下寻找数值最小的元素位置记录下来，并以此位置继续向下寻找数值最小的元素位置，直至图像的下边缘；

将单列记录下位置连在一起，获取一条横跨图像列方向的曲线；同理，能够获取到g条类似曲线；将各自曲线上所有像素的数值累加，将其中最小值对应的曲线轨迹标记为S，S为分割曲线，向下寻找像素指的是像素的左下，正下，右下这三个位置的像素。

进一步地，在步骤2中，在步骤6中，剔除无关数据的过程为：

步骤5获取到的曲线S将图像N分成了两部分，左边为前物体，右边为后物体；将左边图像依据投影方式反投影回去，对于原始断层图像中那部分经投影后落到曲线S右边的替换为切片内噪声值；这样即可获取到属于前物体的完整不包含曲线S右边内容的三维数据；同理，可以获取后物体的起始部分不包含前物体的三维数据。

进一步地，在步骤2中，在步骤6中，当步骤2中沿X向平行投影时，如果切片o生成的投影没有与曲线S相交，则不做处理。

进一步地，在步骤2中，CT安检系统包括CT射线源、CT滑环、传送带、传送带电机和滑环电机；

传送带与传送带电机连接，传送带电机用于带动传送带及其上物品行进；滑环与滑环电机连接，滑环电机用于控制CT滑环匀速转动；

传送带横穿CT滑环；滑环顶部设有CT射线源，传送带底部设有CT探测器，CT射线源与CT探测器设于CT滑环的同一侧。

进一步地，在步骤2中，CT安检系统还包括运动控制计算机、CT探测器和数据处理计算机；

运动控制计算机用于控制传送带电机和滑环电机；CT探测器接收透射过物体的衰减信号，并不断将接收到的信号传入数据处理计算机中，数据处理计算机进行数据重建，获取物体不同位置的断层数据，并将所有断层构成的三维数据在屏幕上做三维显示。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明在安检CT中使用断层投影以及寻找分割曲线S，从而分离相连物品数据。

(2)本发明实现了物品(行李)在连续扫描的情况下，前后物品图像之间保持完整且无粘连。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为CT获取三维数据的示意图；

图2为重建的断层图像平行于X-Y平面的示意图；

图3为分割曲线S的分割示意图。

附图标记：

1-CT射线源；2-CT滑环；3-CT探测器；4-物体；5-传送带；6-传送带电机；7-运动控制计算机；8-滑环电机；9-数据处理计算机；10-X-Y平面；11-放置在传送带上的物体数据；12-断层图像包含的传送带部分；13-分割曲线S；14-断层生成的投影。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明提供了一种安检系统，该安检系统包括CT射线源1、CT滑环2、CT探测器3、传送带5、传送带电机6、运动控制计算机7、滑环电机8、数据处理计算机9；传送带5与传送带电机6连接，传送带电机6用于带动传送带5及其上物品行进；CT滑环2与滑环电机8连接，滑环电机8用于控制CT滑环2匀速转动；传送带5横穿CT滑环2；CT滑环2顶部设有CT射线源1，传送带5底部设有CT探测器3，CT射线源1与CT探测器3设于CT滑环2的同一侧；运动控制计算机7用于控制传送带电机6和滑环电机8；CT探测器3接收透射过物体的衰减信号，并不断将接收到的信号传入数据处理计算机9中，数据处理计算机9进行数据重建，获取物体不同位置的断层数据，并将所有断层构成的三维数据在屏幕上做三维显示。

该安检系统设于安检通道上；为了描述方便，以传送带运动方向定义为Z向，之后根据右手坐标系定义X-Y平面10。

具体地，这里将连续通过的两个包裹按照进入安检通道的先后顺序标记为前物体和后物体。光障被物体遮挡，由无遮挡进入到遮挡状态定义为光障开触发；光障从遮挡状态进入到无遮挡状态定义为光障闭触发。传送带运动方向定义为Z向，之后根据右手坐标系定义X-Y平面10，以图1为例，物体4随传送带5进入到CT扫描区的运动方向为Z向，则垂直纸面向内为Y向，沿纸面向上为X向。

如图2示意，重建的断层图像平行于X-Y平面10；图2中的12表示为断层图像包含的传送带部分，图2中的11则为放置在传送带5上的物体数据。因为断层图像中Y向传送带下没有还有扫描物体的有用信息，所以在重建过程中仅仅取传送带5部分作为最终的重建结果。本发明将仅包含传送带所在位置Y方向向上的部分作为重建断层结果。

本发明假定安检系统设定光障的位置距离CT扫描区的Z向距离为L，皮带的运行速度为v。

本发明提供了一种CT安检方法，采用上述的安检系统，该方法包括以下步骤：

步骤1、物品进入安检通道，设定t1时刻光障开触发，将t2时刻后探测器采集到数据进行重建；

在上述步骤1中，t1<t2<t1+L/v，原因在于物体从光障位置到进入CT扫描区有一定位移，提前开始数据采集可以在一定程度上保证重建物体的完整性。

步骤2、设定t3时刻光障闭触发，将t4时刻后采集数据对应的重建结果在平面内做沿着X向或者Y向平行投影，使重建结果的三维数据转化为平行于X-Z或Y-Z平面的二维图像，其中，t3<t4<t3+L/v；

设定t5时刻为断层投影的截止时间，则投影操作所需断层对应的数据时间范围为t4到t5，设定t5等于t4+m，时间m为设备滑环旋转一整圈至两圈所用时间。

需要说明的是，将上述时间m设为CT滑环2旋转一整圈至两圈所用时间是因为：首先这个时间内可以保证上个物体扫描结束，而且时间也不是太长，这样后期处理的数据量也不是太大。

当沿着X向平行投影时，具体投影过程为：将断层数据沿着X向(即列方向)做累加平均，获得长度为t的一维向量；投影操作前对断层图像做滤波降噪操作，设定投影的断层数量为s，则所有投影集合为大小为s*t的二维图像M。

当沿着Y向平行投影时，具体投影过程为：将断层数据沿着Y向做累加平均，获得长度为t’的一维向量；投影操作前对断层图像做滤波降噪操作，设定投影的断层数量为s，则所有投影集合大小为s*t’的二维图像M’。

步骤3、若t3时刻后时间m内无光障开触发，则进入步骤4；否则进入步骤5；

需要说明的是，在上述步骤3中，若t时间内无光障开触发，则表明后物体距离前物体有足够的距离，表现在CT重建图像上前后物品之间明显分开。

步骤4、将步骤2获得的二维图像M沿t方向做累加(因为二维图像M的大小为s*t，沿着t方向也就是二维图像长度为t的方向)，或者，将步骤2中获得的二维图像M’沿t’方向做累加，均得到长度为s(即投影的断层数量为s)的一维向量N，将s做前向差分处理，结果中倒数第一个数值小于i*h的位置为j；数值h为一个负值，来源于空白断层数据做步骤2投影以及步骤4累加后统计出的数值波动；i为大于1的整数，根据经验优选为i＝4。如果没有找到满足条件的数值，则设定j＝1。

位置j之前对应的断层数据即属于步骤1中的物体，返回步骤1；此时，前后物体被完全分割开，前后物体之间没有交叉，即出现类似图3的情况。

需要说明的是，在上述步骤4中，空白断层数据做步骤2投影是指：X向或者Y向平行投影，使重建结果的三维数据转化为平行于X-Z或Y-Z平面的二维图像，步骤4中选用的平面的图像既可以为X-Z平面的二维图像，也可以为Y-Z平面的二维图像。

步骤5、寻找分割曲线；

在上述步骤5中，寻找分割曲线的过程为：按照步骤4获取到位置j，将j列之后的图像从图像M中剔除掉；如果没有找到位置j则不做处理，获取到图像N，设定此时N有g列；如图3所示，图像N的每列数据由单个断层图像投影而来，从左向右按照断层生成的先后顺序排列而成，其中左边是指先生成断层的方向。

每列的第一个像素向下寻找数值最小的元素位置记录下来，并以此位置继续向下寻找数值最小的元素位置，直至图像的下边缘；将单列记录下位置连在一起，获取一条横跨图像列方向的曲线；同理，能够获取到g条类似曲线，将各自曲线上所有像素的数值累加，将其中最小值对应的曲线轨迹标记为S，S为分割曲线。

需要说明的是，如图3所示，图3中的分割曲线S13即为获取到的分割曲线S；在步骤5中，向下寻找像素指的是在分割曲线顶端的左下方、正下方和右下方这三个位置的寻找像素。以图3为例，从分割曲线S13的顶端向下，就是几何意义上的上下，然后在分割曲线S的正下方、左下方和右下方搜索像素。

需要解释的是，在上述步骤5中，定义j列时，图像M中的每一列对应到单一断层；同样地，定义g列时，图像M中的每一列对应到单一断层。

步骤6、剔除无关数据；

在上述步骤6中，剔除无关数据的具体过程为：将步骤5获取到的曲线S将图像N分成了左右两部分，左边为前物体，右边为后物体；将左边图像依据投影方式反投影回去，对于原始断层图像中那部分经投影后落到曲线S右边的替换为断层内噪声值，这样能够获取到属于前物体的完整不包含曲线S右边内容的三维数据；同理，能够获取后物体的起始部分不包含前物体的三维数据。

以步骤2中沿X向的平行投影为例，如果断层生成的投影没有与分割曲线S13相交，则不做处理。以图3中的断层投影14为例，断层投影14被分割曲线S13分为三段，只有中间部分位于分割曲线S13的左侧。于是将断层中除了该部分(指位于分割曲线S13的左侧的中间部分)所对应的列之外的部分填充为噪声值。其他断层做类似处理。

转到步骤1，处理下一个物品。

需要说明的是，如图2示意，重建的断层图像平行于X-Y平面，图2中的12表示为断层图像包含的传送带部分，11则为放置在传送带5上的物体数据。因为断层图像中Y向传送带下没有扫描物体的有用信息，所以在重建过程中仅仅取传送带5上部分作为最终的重建结果。本发明将仅包含传送带所在位置Y方向向上的部分作为重建断层结果。

综上，本发明在安检CT中使用断层投影以及寻找分割曲线S，从而分离相连物品数据，本发明实现了物品(行李)在连续扫描的情况下，前后物品图像之间保持完整且无粘连。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种CT安检方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、物品进入安检通道，设t1时刻光障开触发，将t2时刻后CT探测器采集到的数据进行重建；

步骤2、设t3时刻光障闭触发，将t4时刻后CT探测器采集数据对应的重建结果做平面内沿着X向或者Y向平行投影；将重建结果的三维数据转化为平行于X-Z或Y-Z平面的二维图像；以传送带运动方向定义为Z向，之后根据右手坐标系定义X-Y平面；

当沿着X向的平行投影时，其投影过程为：将断层数据沿着X向做累加平均，获得长度为t的一维向量；投影操作前对断层图像做滤波降噪操作，设定投影的断层数量为s，则所有投影集合的大小为的二维图像M；

或者，当沿着Y向的平行投影时，其投影过程为: 将断层数据沿着Y向做累加平均，获得长度为t’的一维向量；投影操作前对断层图像做滤波降噪操作，设定投影的断层数量为s，则所有投影集合大小为的二维图像M’；

定义CT安检系统设定光障的位置距离CT扫描区的Z向距离为L，皮带的运行速度为v；所述t1 < t2 < t1+ L/v；

所述t3< t4< t3+ L/v，所述t4 + m＞t3+ L/v；

步骤3、t3时刻后时间m内无光障开触发，则进入步骤4；否则进入步骤5；其中，m为CT滑环旋转一整圈至两整圈所用时间；

步骤4、将步骤2获得的二维图像M沿t方向做累加，或者，将步骤2中获得的二维图像M’沿t’方向做累加，均获取到长度为s的一维向量N，将s做前向差分处理，结果中倒数第一个数值小于的位置定义为j；

h为负值，h来源于空白断层数据做步骤2投影以及S4累加后统计出的数值波动，i为大于1的整数，i=4；

步骤5、寻找分割曲线；

所述寻找分割曲线的过程为：

首先按照步骤4获取到位置j，将j列之后的图像从图像M中剔除掉，如果没有则不做处理，获取得到图像N，设定此时N有g列；图像N的每列数据由单个断层图像投影而来，从左向右按照切片生成的先后顺序排列而成；

每列的第一个像素向下寻找数值最小的元素位置记录下来，并以此位置继续向下寻找数值最小的元素位置，直至图像的下边缘；

将单列记录下位置连在一起，获取一条横跨图像列方向的曲线；同理，能够获取到g条类似曲线；将各自曲线上所有像素的数值累加，将其中最小值对应的曲线轨迹标记为S，S为分割曲线，所述向下寻找指的是在分割曲线顶端的左下方、正下方和右下方这三个位置寻找最小的像素；

步骤6、剔除无关数据；

所述剔除无关数据的过程为：步骤5获取到的曲线S将图像N分成了两部分，左边为前物体，右边为后物体；将左边图像依据投影方式反投影，对于原始断层图像中那部分经投影后落到曲线S右边的替换为切片内噪声值；这样即可获取到属于前物体的完整不包含曲线S右边部分的三维数据；同理，可以获取后物体的起始部分不包含前物体的三维数据。

2.根据权利要求1所述的CT安检方法，其特征在于，在所述步骤2中，设定t5时刻为断层投影的截止时间，投影操作所需断层对应的数据时间范围为t4到t5，设定t5 等于 t4 + m。

3.根据权利要求2所述的CT安检方法，其特征在于，在所述步骤6中，当沿X向平行投影时，如果断层生成的投影没有与曲线S相交，则不做处理。

4.根据权利要求1至3任一项所述的CT安检方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述CT安检系统包括CT射线源、CT滑环、传送带、传送带电机和滑环电机；

所述传送带与传送带电机连接，所述传送带电机用于带动传送带及其上物品行进；所述滑环与滑环电机连接，所述滑环电机用于控制CT滑环匀速转动；

所述传送带横穿所述CT滑环；所述滑环顶部设有CT射线源，所述传送带底部设有CT探测器，所述CT射线源与所述CT探测器设于所述CT滑环的同一侧。

5.根据权利要求4所述的CT安检方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述CT安检系统还包括运动控制计算机、CT探测器和数据处理计算机；

所述运动控制计算机用于控制传送带电机和滑环电机；所述CT探测器接收透射过物体的衰减信号，并不断将接收到的信号传入数据处理计算机中，所述数据处理计算机进行数据重建，获取物体不同位置的断层数据，并将所有断层构成的三维数据在屏幕上做三维显示。